Im monatlichen „Jour Fixe“ der Cluster CU West, Ceramic Composites und CU Nord des Composites United e. V. stellen sich Unternehmen und Einrichtungen aus einem Technologiefeld vor. Experten:innen führen in ein zentrales Thema aus diesem Technologiefeld ein und diskutieren das Thema mit den Teilnehmenden. In der Veranstaltung am 20. November 2023 wurden die Möglichkeiten von Oberflächenbeschichtungen von Composites und deren Grenzen diskutiert.
Im Rahmen des 21. Jour Fixe stellte sich folgendes CU-Mitglied vor:
Institut für Energie und Klimaforschung, Forschungszentrum Jülich GmbH
Das Institut für Energie- und Klimaforschung, IEK-1: Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren, entwickelt von der Materialsynthese bis zur industriellen Anwendung zuverlässige Schichtsysteme und Verbundwerkstoffe auf Keramikbasis für den Einsatz in Energietechnologien. Die Abteilung Hochtemperaturtechnologien unter der Leitung von Prof. Dr. Robert Vaßen setzt dabei im „Jülich Thermal Spray Center“ auf anerkannte Expertise und modernstes Equipment im Bereich des thermischen Spritzens sowie additiver Fertigungsverfahren für Wärmedämmschichten, Oxidations- und Korrosionsschutzschichten (u. a. EBCs für CMCs), elektrochemische Funktionsschichten oder Repair in Anwendungsfeldern wie etwa Luft- und Raumfahrt, Fusion, Brennstoffzellen oder Gastrennung.
(Referent: Dr. Daniel E. Mack)
Die Diskussion fand unter der Leitung von Prof. Dr. Uwe Schulz (DLR) statt:
Institut für Werkstoff-Forschung, DLR
Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zum Oberflächenschutz konzentrieren sich auf Anwendungen in Luft- und Raumfahrt, Energie und Verkehr wie z. B. Triebwerkskomponenten wie Verdichter- und Turbinenschaufeln sowie Brennkammerbauteile, die aus metallischen und faserverstärkten keramischen Werkstoffen bestehen und die werkstoffseitig eine erhebliche Bedeutung für die zukünftige Generation von Triebwerken besitzen. Neben der Beschichtung mit PVD, CVD und Slurry-Methoden steht die realitätsnahe Prüfung der Schichten in komplexen Atmosphären im Mittelpunkt der Arbeiten.
(Referent: Prof. Dr. Uwe Schulz, DLR)
Zusammenfassung der Diskussion:
In der Diskussion wurde zunächst herausgestellt, dass mit Hilfe der zurzeit praktizierten Beschichtungsmethoden ein breites Spektrum von Oberflächenschichten auf CMC-Substraten mit unterschiedlichen Eigenschaften (Schichtdicke, Phasenzusammensetzung, Porosität und Dichtigkeit oder Kristallinität) dargestellt werden kann (DLR Köln, FZ Jülich). Ein besonderer Fokus bei der Anwendung dieser Schichtsysteme liegt in der Phasen- und Gefügestabilität v. a. Gasdichtigkeit (SGL) während zyklischer Langzeitanwendungen bei hohen Temperaturen.
Ein weiterer Schwerpunkt zukünftiger Entwicklungen sollten neue Schichtsysteme für Anwendungen abseits der derzeitig im Vordergrund stehenden Oberflächenschichten in der Turbinen- und Flugzeugtechnik sein. Ein hohes Potential besitzen dabei Multifunktions- und Gradientenschichten (HRW, FZ Jülich). Dies sollte auch beim nächsten Jour Fixe zum Thema „CMC im Chemie- und Anlagenbau“ am 04.12.2023 thematisiert werden.
Der Einsatz von OCMC auf der Basis von WHIPOX für Anwendungen in Wärmebehandlungsprozessen stellt hier ein Beispiel dar. Dabei ist ebenfalls die Stabilität der Bauteile beim thermischen Zyklieren (z. B. Ölabschreckung) eine wesentliche Voraussetzung für eine erfolgreiche Anwendung (WHIPOX).
Der Einsatz von KI bei Schichtdesign sowie Beschichtungsprozessführung steht noch am Anfang der Entwicklung (HS München, DLR). Potential wird hier beim Design und der Werkstoffauswahl für neue Schichtsysteme gesehen (FZ Jülich).
(Moderation: Dr. Hagen Klemm, Ceramic Composites)
Die Vorträge finden Sie auf unserer Plattform Carbon Connected unter: https://www.carbon-connected.de/Group/CU.West/uebersicht
Ansprechpartner für Ihre Anliegen und die Veranstaltungsreihe ist Dr. Heinz Kolz, Clustergeschäftsführer CU West: heinz.kolz@composites-united.com, Denny Schüppel, Netzwerkgeschäftsführer Ceramic Composites denny.schueppel@composites-united.com und
Dr. Bastian Brenken Clustergeschäftsführer CU Nord bastian.brenken@composites-united.com.
